Refraktometer ABBE Tenny

  • View
    248

  • Download
    4

Embed Size (px)

DESCRIPTION

lapak ABE

Text of Refraktometer ABBE Tenny

LAPORAN AKHIR FISIKA EKPERIMEN 1-BMODUL 3REFRAKTOMETER ABBE

Nama: TENNY OCTAVIANINPM: 140310080040Nama Partner: Evan MulyanaNPM Partner: 140310080054Hari / Tanggal : Senin / 15 dan 22Maret 2010Waktu: 10.00 - 12.00 WIBAssisten: Hanafi

LABORATORIUM FISIKA MENENGAHJURUSAN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS PADJADJARAN2010

LEMBAR PENGESAHAN

MODUL 3REFRAKTOMETER ABBE

Nama: TENNY OCTAVIANINPM: 140310080040Nama Partner: Evan MulyanaNPM Partner: 140310080054Hari / Tanggal : Senin / 15 dan 22Maret 2010Waktu: 10.00 - 12.00 WIBAssisten: Hanafi

NILAI Jatinangor, 29 Maret 2010Asisten

Asist

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA EKSPERIMEN 1-BMODUL-3TENNY OCTAVIANI (140310080040)Jurusan Fisika,FMIPA Universitas PadjadjaranSenin, 28 Maret 2010

ABSTRAKRefraktometer berasal dari kata refraksi yang berarti indeks dan meter yang berarti pengukur. Jadi Refraktometer ABBE adalah alat pengukur indeks bias suatu zat cair yang mempunyai indeks bias antara 1,3 sampai 1,7. Prinsip kerja ini didasarkan pada sifat sudut kritis. Pengukuran indeks bias penting untuk: Menilai sifat dan kemurnian suatu medium salah satunya berupa cairan. Mengetahui konsentrasi larutan-larutan. Mengetahui nilai perbandingan komponen dalam campuran dua zat cair. Mengetahui kadar zat yang diekstrasikan dalam pelarut. Berdasarkan arti fisisnya, indeks bias adalah kemampuan cahaya merambat dalam suatu zat berdasarkan molekul-molekul penyusun dari zat tersebut.Refraktometer ABBE ini terdiri dari sebuah teleskop, dua prisma pembias, dua prisma amici dan cermin. Percobaan kali ini bertujuan untuk mempelajari prinsip kerja alat Refraktometer ABBE, mengukur indeks bias cairan (minyak dan air suling), mengetahui pengaruh suhu terhadap indeks bias, serta menentukan dispersi nf-nc.

BAB IPENDAHULUAN

1.1. Latar BelakangCahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat mengalami pembiasan (refraksi). Pembiasan terjadi karena akibat perbedaan kecepatan rambat cahaya. Pembiasan merupakan pembelokan cahaya akibat merambat melalui 2 medium yang berbeda kerapatan optiknya. Ketika suatu gelombang mengenai bidang batas antar dua medium, maka gelombang akan dibiaskan. Kedua medium tersebut memiliki indeks bias, dimana indeks bias merupakan kemampuan suatu medium untuk membelokkan cahaya.

1.2. Identifikasi MasalahDalam percobaan ini kita akan menentukkan indeks bias suatu zat cair (minyak dan air suling) dimana kita akan menggunakan alat yang dinamakan refraktometer ABBE. Kita akan mengamati pengaruh suhu terhadap indeks bias dari zat cair tersebut. Sehingga kita dapat mengetahui indeks bias suatu zat cair pada suhu kamar.

1.3. Tujuan Percobaan1. Mempelajari prinsip kerja alat Refraktometer ABBE.2. Mengukur indeks bias suatu cairan.3. Mengetahui pengaruh suhu terhadap indeks bias.4. Menentukan dispersi nf nc.

1.4. Metoda PercobaanRefraktometer terdiri dari sebuah teleskop dengan dua prisma pembias dimana cairan akan diteteskan diantara dua prisma tersebut, cahaya yang datang akan dipantulkan oleh cermin datar kemudian akan menuju prisma pembias pertama. Sinar pantul dari prisma pembias pertama tersebut akan menjadi sinar datang yang baru bagi prisma pembias kedua yang kemudian akan dipantulkan kembali ke prisma amici pertama dan kedua. Selanjutnya sinar yang keluar dari prisma amici kedua akan diterima oleh teleskop, sehingga kita dapat melihat harga indeks bias zat cair tersebut. 1.5. Sistematika PenulisanBAB I Pendahuluan1.1. Latar Belakang1.2. Identifikasi Masalah1.3. Tujuan Percobaan1.4. Metode Percobaan1.5. Sistematika Penulisan1.6. Waktu dan Tempat PercobaanBAB II Tinjauan Pustaka BAB III Metodologi Percobaan 3.1. Alat-Alat Percobaan3.2. Prosedur PercobaanBAB IV Data dan Pembahasan BAB V Kesimpulan

1.6. Waktu dan Tempat PercobaanPercobaan kali ini dilakukan pada tanggal 15 Maret 2010 dan 22 Maret 2010 dari pukul 10.00 12.00 WIB. Pelaksanaan percobaan ini di Laboratorium Fisika Menengah, Jurusan Fisika, FMIPA UNPAD.

BAB IITINJUAN PUSTAKA

Pembiasan terjadi karena akibat perbedaan kecepatan rambat cahaya. Pembiasan merupakan pembelokan cahaya akibat merambat melalui 2 medium yang berbeda kerapatan optiknya.Untuk pembiasan diperlukan syarat-syarat, misalnya:1. Cahaya yang datang melalui 2 medium yang berbeda kerapatan optiknya.2. Cahaya yang datang tidak tegak lurus terhadap bidang batas.Dalam pembiasan berlaku Hukum Snellius:1. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada bidang datar,2. Hasil bagi antara sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap dan disebut indeks bias.

Indeks biasBerdasarkan arti fisisnya, indeks bias adalah kemampuan cahaya merambat dalam suatu zat berdasarkan molekul-molekul penyusun dari zat tersebut. Sedangkan berdasarkan persamaan matematis, indeks bias adalah perbandingan cepat rambat cahaya di ruang hampa (c) terhadap cepat rambat cahaya di medium tersebut (v). Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut

Sedangkan indeks bias relatif adalah perbandingan laju cahaya dalam satu medium terhadap laju cahaya dalam medium selanjutnya. Apabila dilihat dari Hukum Snellius dan gambar diatas, kita dapat menentukan indeks bias suatu bahan yaitu dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

Prinsip kerja Refraktometer ABBE

Refraktometer ABBE

Refraktometer merupakan alat untuk menentukkan indeks bias suatu medium. Sedangkan Refraktometer ABBE merupakan alat pengukur indeks bias suatu zat cair yang mempunyai indeks bias antara 1,3 dan 1,7.Prinsip kerja alat ini berdasarkan sudut kritis, dimana sudut kritis diantara dua medium adalah sudut datang sinar dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat yang menghasilkan sudut bias sama dengan 90.

Dari gambar skema refraktometer ABBE tersebut dapat kita ketahui bagian dari refraktometer tersebut. Refraktometer ABBE ini terdiri dari sebuah teleskop, dua prisma pembias P dan P dimana zat cair yang akan diukur indeks biasnya diletakkan antara kedua prisma ini, dua prisma amici K1 dan K2, dan cermin datar sebagai pemantul. System prisma K1 dan K2 terdiri dari masing-masing dari tiga prisma yang ditempelkan. System ini dinamakan kompensator yang berfungsi untuk menjadikan sinar polikromatik menjadi sinar monokromatik sebagai sumber cahaya. Cahaya kuning yang datang dari lampu natrium akan dipantulkan oleh cermin datar kemudian akan menuju prisma pembias pertama. Sinar pantul dari prisma pembias pertama tersebut akan menjadi sinar datang yang baru bagi prisma pembias kedua yang kemudian akan dipantulkan kembali ke prisma amici pertama dan kedua. Selanjutnya sinar yang keluar dari prisma amici kedua akan diterima oleh teleskop, sehingga kita dapat menentukkan harga indeks bias zat cair tersebut. Dalam percobaan ini kita akan melihat garis batas antar gelap dan terang. Dengan mengubah-ngubah kompensator sehingga garis batas dan gelap terlihat jelas dan tidak terdapat warna lagi, dengan garis batas gelap dan terang yang sangat jelas ini kita dapat menentukkan indeks bias dari zat cair yang ingin kita ketahui dengan melihat skala yang terdapat pada refraktometer.

Mengukur indeks bias Apabila suatu bahan dengan indeks bias n ditempatkan pada gelas prisma yang indeks biasnya ng dan sudut biasnya A, dengan sudut prisma A sebesar 62. Untuk lebih jelasnya kita dapat melihat gambar di bawah ini:

Dari Hukum Snellius: nu sin = ng sin dimana nu = n udara = 1 sin = ng sin Dengan menggunakan perhitungan geometri:A + =180A = r + + r + = 180 = A r adalah sudut kritis, dimana n < ng sehingga = 90n sin 90 = ng sin n = ng sin n = ng sin (A - r)n = ng sin A cos r - ng cos A sin r cos r = (1 sin2r)1/2 n = ng sin A (1- Sin 2 r)1/2 cos A sin ing sin r = sin i

n = Sin A

Polarisasi pada dielektrikSuatu bahan dielektrik dengan konstanta bila berada pada medan listrik E maka terjadi polarisasi dalam bahan. Polarisasi (P) pada satu partikel dalam bahan adalah : P = E ; = PolarizabilitasMaka bila ada N partikel dalam polarisasi total adalah : P = N P = N EKarena terjadi polarisasi maka terjadi pengeluaran partikel-partikel dalam bahan (D), yaitu :D = E E = o E + P o = konstanta dielektrik pada vakum E = o E + N E = o + N

(*)Polarisasi pada bahan dielektrik menyebabkan displacement pada muatan-muatannya. Hal ini disebabkan oleh adanya medan listrik luar E.

E = Eo exp I {t kx} dengan i = Dari persamaan gerak muatan didapatkan :

;e = muatan ( 1,6 X 10-19) (1)

(2)Polarizabilitas dari didefinisikan sebagai momen dipol per unit medan E = (e y) / t (3)Substitusi (2) ke (3) didapat : = - e2 / (m2) (4)Substitusi persamaan (4) ke persamaan (*), sehingga didapat :

Dengan mengetahui bahwa maka :

dengan : m = massa muatan bebas = frekuensi gerak muatanrefraktifitas molekular rm diberikan :

dan refraksi spesifik :

Dari persamaan tersebut diatas dapat diketahui bahwa indeks bias akan bergantung pada temperatur.

Penentuan Dispersi nf - nc

Dengan mencatat pembacaan skala d dan kompensator, dapat digunakan untuk menentukan dispersi suatu zat yaitu selisih indeks bias garis korona dan garis flinta dari hydrogen (nf-nc) . Selain dengan grafik, dapat pula ditentukan dengan rumus empiris : Harga-harga A, B, C, dan D dapat dilihat dalam table berikut :

KoefisienAirMinyak

A0,0000004310,000000385

B- 0,000038789- 0,000034480

C0,0000876860,000083965

D0,0465358110,043503590

Koreksi Temperatur prisma dalam refraktormeter tidak sama, maka perlu adanya koreksi untuk harga-harga nd dengan persamaan :nd kor = nd + R 10-5 dengan :

Dimana : nd kor=indeks bias hasil koreksind=indeks bias yang dikoreksiR 10-5 = nilai koreksiD=Konstanta yang terdapat pada persamaan penentuan dispersiT1= temperatur prisma Refraktometer ABBET2=temperatur prisma kompensator

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan Percobaan1. Refraktometer ABBE beserta grafik nf-ncRefraktometer ABBE berfungsi sebagai alat untuk mengukur indeks bias suatu zat cair.Grafik nf-nc berfungsi sebagai acuan untuk menentukan nilai nf-nc setelah diketahui harga drumer (d) dan indeks biasnya (nd).2. Lampu natrium beserta power supply 110 V.Berfungsi sebagai sumber cahaya dan sumber tegangan untuk menyalakan lampu.3. Bejana air beserta pompa, pemanas dan pipa-pipa penghubungBerfungsi sebagai alat yang digunakan sebagai sarana percobaan. 4. TermometerBerfungsi sebagai alat untuk mengukur suhu.5. Minyak dan airBerfungsi sebagai zat cair yang akan diukur indeks biasnya.

3.2 Prosedur PercobaanA. Persiapan1. Menyalakan lampu natrium dengan menggunakan sumber tegangan 110V, menunggu selama 5 menit.2. Memasang termometer pada refraktometer.3. Menghubungkan pipa-pipa pada Refraktometer ABBE (seperti pada gambar dibawah). Pipa dari pompa dihubungkan pada lubang masukan pada Refraktometer ABBE. Lubang 3 dan 4 dihubungkan dengan pipa ke bejana. Memasang termometer pada Refraktometer ABBE.

B. Pengambilan Dataa. Menentukan indeks bias minyak pada suhu kamar1. Membuka prisma dengan hati-hati, kemudian meneteskan satu tetes minyak diatas prisma. Menutup dan menguncikan hingga teguh.2. Mengatur cermin pemantul cahaya agar garis silang terlihat dengan jelas.3. Mengatur tombol kompensator sehingga tampak batas terang dan gelap terletak pada perpotongan garis silang.4. Mengatur tombol alhidad sehingga batas bayangan terang dan gelap terletak pada perpotongan garis silang.5. Mencatat skala yang terlihat pada kaca benggala yang menunjukkan harga indeks bias minyak (nd) dan skala yang terlihat pada kompensator yang menunjukkan harga drumer (d).6. Mencatat suhu ruangan dan suhu refraktometer.7. Menentukan nilai nf-nc dengan bantuan grafik.

b. Menentukan indeks bias air suling pada berbagai suhu1. Mengeringkan minyak pada prisma dengan tisu halus, hati-hati jangan terlalu keras. Meneteskan satu tetes air suling pada prisma tersebut.2. Menutup kembali prisma tersebut.3. Menyalakan heater dan pompa.4. Pada suhu 25C melakukan percobaan 2 s/d 5 pada prosedur a. Mengamati suhu input dan outputnya.5. Melakukan percobaan 4 untuk variasi suhu antara 25oC s.d. 60oC.6. Menentukan nilai nf-nc pada masing-masing variasi suhu.

BAB IVDATA dan ANALISA

4.1 Data Percobaan1. Pengukuran indeks bias minyak pada suhu kamar.T-air = 280C ; T-refraktometer = 280Cnddnf-nc

1,461560,018

1,461550,0182

1,461530,015

1,462570,017

1,462540,018

1. Pengukuran indeks bias air suling pada berbagai suhu.nddT1T2nf-nc

1,322582828,50,0185

1,331573232,50,0186

1,333563636,50,0185

1,333594040,50,0186

1,329584444,50,0187

1,329574848,50,0188

1,328545252,50,0183

1,327515656,50,0181

1,326556060,50,0184

4.2 Pengolahan Data

1. Menghitung nilai terbaik indeks bias minyak pada suhu kamar

2. Menghitung indeks bias koreksi dan menghitung besarnya kesalahan relatif.Dengan menggunakan rumus :

Dengan mensubtitusikan data dan hasil hasil ke dalam rumus di atas maka di dapatkan hasil dalam table berikut ini:

nddT1T2nf-nc Rnd koreksi

1,4615628280,018-7,456241,460925438

1,4615528280,0182-7,139761,460928602

1,4615328280,015-6,506791,460934932

1,4625728280,017-7,815591,461921844

1,4625428280,018-6,863881,461931361

Menghitung KSR dengan membandingkan nd koreksi dengan nd percobaan

KSR = x 100 %Dengan menggunakan rumus diatas maka dipatkan KSR perbandingan nd koreksi dengan nd percobaan sebesar:

ndT1T2n dkorKSR (%)

1,46128281,4609254380,005103778

1,46128281,4609286020,004887135

1,46128281,4609349320,004453852

1,46228281,4619218440,005346104

1,46228281,4619313610,004695076

3. Menghitung nilai nf nc minyak berdasarkan teori dan menbandingkan dengan hasil percobaan.

Dengan Rumus :Maka didapat hasil:

dABC Dnf-nc teori

560,000000358-0,000034480,0000839650,043503590,002946878

550,000000358-0,000034480,0000839650,043503590,003381915

530,000000358-0,000034480,0000839650,043503590,004397381

570,000000358-0,000034480,0000839650,043503590,002563169

540,000000358-0,000034480,0000839650,043503590,003866132

4. Membuat grafik indeks bias air terhadap suhu dan membuat persamaan grafiknya

5. Menghitung besarnya nd koreksi beserta KSRnya untuk nd air suling pada setiap variasi suhuDengan rumus :

Dengan mensubtitusikan data dan hasil hasil ke dalam rumus di atas maka di dapatkan hasil dalam table berikut ini: nddT1T2rnd koreksi

1,332582828,5-5,683551,328610165

1,331573232,5-7,545611,328591544

1,33563636,5-9,097461,328576025

1,33594040,5-13,2041,32853496

1,329584444,5-14,68921,328520108

1,329574848,5-16,021,3285068

1,328545252,5-14,73861,328519614

1,327515656,5-12,63261,328540674

1,326556060,5-19,13271,328475673

Menghitung KSR dengan membandingkan nd koreksi dengan nd percobaan

KSR = x 100 %Dengan mensubtitusikan data dan hasil hasil ke dalam rumus di atas maka di dapatkan hasil dalam table berikut ini: ndT1T2nd koreksiKSR (%)

1,3322828,51,3286101650,255141469

1,3313232,51,3285915440,181278894

1,333636,51,3285760250,107180512

1,334040,51,328534960,110274828

1,3294444,51,3285201080,036122312

1,3294848,51,32850680,03712437

1,3285252,51,3285196140,03911228

1,3275656,51,3285406740,11596741

1,3266060,51,3284756730,18635442

6. Menghitung nf-nc untuk setiap variasi suhu dan membandingkannya dengan hasil percobaannya.

Dengan Rumus :Maka didapat hasil:

dABC Dnf-nc teori

580.000000431-0.0000387890.0000876860,0465358110,005258951

570.000000431-0.0000387890.0000876860,0465358110,005355876

560.000000431-0.0000387890.0000876860,0465358110,005522643

590.000000431-0.0000387890.0000876860,0465358110,005234454

580.000000431-0.0000387890.0000876860,0465358110,005258951

570.000000431-0.0000387890.0000876860,0465358110,005355876

540.000000431-0.0000387890.0000876860,0465358110,006055359

510.000000431-0.0000387890.0000876860,0465358110,007313598

550.000000431-0.0000387890.0000876860,0465358110,005756666

4.3 AnalisaAnalisa data Dari praktikum yang bertujuan mengetahui prinsip kerja refraktometer ABBE dan menentukan indeks bias suatu cairan (minyak dan air suling) diperoleh data hasil percobaan. Dari hasil pengamatan diperoleh harga indeks bias (nd) dan harga drummer (d). Dari data percobaan diperoleh harga indeks bias minyak terbaik sebesar 1,4614 dan indeks bias koreksi sebesar 1,461328436 dengan tingkat kesalahan KSR= 0,004897189 %. Percobaan ini memiliki tingkat kesalahan yang kecil, sehingga harga indeks bias minyak mendekati harga indeks bias yang sebenarnya.

Sedangkan dari percobaan diperoleh harga indeks bias air untuk tiap kenaikan suhu. Harga indeks bias air menurun seiring dengan kenaikan suhu hal ini dikarenakan pada saat dipanaskan, partikel-partikel air bergerak lebih cepat dan cepat rambat gelombangpun meningkat. Berdasarkan persamaaan , cepat rambat berbanding terbalik dengan indeks bias nya. Sehingga indeks bias air menurun pada saat suhu dipanaskan. Walaupun penurunan indeks bias tidak terlalu signifikan.Jika dirata-ratakan diperoleh indeks bias air terbaik sebesar 1,329111 dan indeks bias air koreksi 1,328541729 dengan tingkat kesalahan 0,042854252 %. Untuk menentukan besarnya dispersi nf-nc maka digunakan grafik nf-nc. Dengan menarik nilai indeks bias (nd) dan drumer (d), maka didapatkan nilai dispersi nf-nc nya. Dari tabel data percobaan menentukan indeks bias air dapat dilihat nilai nf-nc turun naik seiring naiknya suhu air. Seharusnya nilai nf-nc menurun seiring dengan kenaikan suhu. Hal ini terjadi karena kesalahan praktikan dalam membaca nilai drumer dan nilai indeks bias pada saat percobaan. Dan juga disebabkan waktu melakukan pengukuran indeks bias air suling diperkirakan minyaknya masih menempel, sehingga air dan minyak bercampur. Jadi nilai indeks bias air suling yang terukur dipengaruhi juga oleh minyak yang tertinggal di prisma tadi.Dari hasil percobaan air memiliki indeks bias yang lebih kecil daripada minyak. Karena cepat rambat cahaya di air lebih besar daripada di minyak.

Analisa grafikDari hasil perhitungan dapat kita ketahui persamaan grafik berdasarkan metoda least square yaitu:Y = - 0,0002X + 1,3366 nd TDari persamaan tersebut kita dapat mengetahui titik potong sehingga dapat kita gambarkan grafiknya.

Grafik di atas menunjukan pengaruh suhu terhadap indeks air suling. Dari bentuk grafik yang didapat, grafik tersebut menurun. Harga indeks bias air suling menurun seiring dengan kenaikan suhu. hal ini dikarenakan pada saat dipanaskan, partikel-partikel air bergerak lebih cepat dan cepat rambat gelombangpun meningkat. Berdasarkan persamaaan , cepat rambat berbanding terbalik dengan indeks bias nya.

BAB VKESIMPULAN

Refraktometer berasal dari kata refraksi yang berarti indeks dan meter yang berarti pengukur. Jadi Refraktometer ABBE adalah alat pengukur indeks bias suatu zat cair yang mempunyai indeks bias antara 1,3 sampai 1,7. Prinsip kerja ini didasarkan pada sifat sudut kritis. Indeks bias minyak pada suhu kamar adalah 1.4614, sedangkan indeks bias air pada suhu kamar 1.332. Sehingga n air < n minyak. Indeks bias akan semakin kecil seiring dengan kenaikan suhu. Nilai dispersi nf-nc ditentukan dengan menggunakan grafik nf-nc. Dengan mencatat pembacaan skala d dan kompensator, dapat digunakan untuk menentukan dispersi suatu zat yaitu selisih indeks bias garis korona dan garis flinta dari hydrogen (nf-nc) . Selain dengan grafik, dapat pula ditentukan dengan rumus empiris :

DAFTAR PUSTAKA

1.Halliday, Resnick, Fisika Jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1997.2. Sutrisno, Seri Fisika Dasar Edisi Gelombang dan Optik, Penerbit ITB, Bandung 1979.3. Sears, Zemansky, Fisika untuk Universitas III (Optika dan Fisika Modern), Penerbit Bina Cipta, Bandung, 1987.

3

Skema Refraktometer ABBEK1K2PPcerminOutput ke bejana

Input dari pompa

1

3

2

4

P

P